Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Цыбышев Дмитрий Евгеньевич Россия
Номер договора
074-02-2018-325
Период реализации проекта
2018-2020

По данным на 30.01.2020

16
Количество специалистов
128
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Деятельность ученых лаборатории направлена на анализ данных экспериментов на Большом Адронном Коллайдере. Цель исследований заключается в изучении фундаментальных симметрий в Стандартной Модели элементарных частиц во встречных столкновениях протонов, включая обнаружение распадов бозонов Хиггса на фермионы, рассеяние калибровочных бозонов, а так же поиски новой физики, выходящей за рамки описания Стандартной Модели.

Название проекта: Экспериментальные исследования фундаментальных симметрий в Стандартной модели на большом адронном коллайдере

Приоритет СНТР: а

Цели и задачи
Направления исследований:

  • Экспериментальный поиск распадов бозона Хиггса в фермионы с использованием машинного обучения и глубоких нейронных сетей и исследования свойств бозона Хиггса на большом адронном коллайдере
  • Экспериментальные исследования нарушения электрослабой симметрии в рассеянии калибровочных бозонов на большом адронном коллайдере
  • Разработка и модернизация приборов и установок для работы большого адронного коллайдера в режиме повышенной светимости
  • Совершенствование методов реконструкции и анализа данных в экспериментах на большом адронном коллайдере

Цель проекта:

  • Создание в Томском государственном университете лаборатории (центра) анализа данных экспериментов на большом адронном коллайдере, оснащенной современными компьютерно-аппаратными ресурсами, и разработка специализированного программного обеспечения с учетом требований экспериментов на большом адронном коллайдере
  • Изучение фундаментальных симметрий в Стандартной модели элементарных частиц во встречных столкновениях протонов, включая обнаружение распадов бозонов Хиггса на фермионы, рассеяние калибровочных бозонов, а также поиски новой физики, выходящей за рамки описания Стандартной модели
Практическое значение исследования
Научные результаты:

  • Произведен сбор, калибровка, реконструкция и итоговый анализ детекторных данных эксперимента на большом адронном коллайдере.
  • Обнаружен бозон Хиггса в основном канале распада на два боттом-кварка. Открытие данного канала распада имеет огромное значение для подтверждения Cтандартной модели физики элементарных частиц и дает значительный импульс для продолжения исследований.
  • Проведены исследования по поиску распада бозона Хиггса на два мюона. Данный канал имеет очень маленькую относительную ширину распада и недоступен для наблюдения из-за статистически малой выборки. Тем не менее полученный верхний предел на сечение рассеяния, помноженный на коэффициент распада, приближается к значению, предсказанному в Стандартной модели.

Внедрение результатов исследования:

  • Создана электроника для тестирования микросхем VMM3 и разработаны методики по их комплексной проверке для новых детекторов. Помимо этого, группа в эксперименте ATLAS отвечает за эксплуатацию катодно-стриповых детекторов мюонного спектрометра ATLAS.

  • Разработано специализированное ПО, обеспечивающее устойчивую и безошибочную запись калибровочных констант всех каналов VMM в базы данных, включая необходимые инструменты по валидации и анализу сохраненных данных.

  • Разработан графический и веб-интерфейсы, одновременно обеспечивающие безопасность сетевых ресурсов. Полученные результаты и накопленный опыт могут найти применение в современной микроэлектронике при создании и тестировании новых электронных систем.

  • Разрабатываемые на базе лаборатории алгоритмы и методы анализа больших данных весьма востребованы в высокотехнологичных прикладных областях исследований, таких как материаловедение, современный инженерный анализ (CAD/CAE-систем) для поддержки проектных разработок и информационно-вычислительные системы, оперирующие с большими и сверхбольшими объемами данных.

Образование и переподготовка кадров:

  • Приняты в штат сотрудников лаборатории 3 студента и 3 аспиранта для выполнения квалификационных работ по тематике проекта под руководством ведущего ученого и членов научного коллектива лаборатории.

  • Открыта магистратура по направлению «Физика элементарных частиц», цель которой – подготовка специалистов для работы в крупных исследовательских проектах мирового уровня, в том числе в экспериментах Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии и Объединенном институте ядерных исследований в Дубне (Россия). Магистрантов будут обучать анализу данных, полученных в ходе сложнейших физических экспериментов.

  • Проведены серии лекций по экспериментальной физике высоких энергий в рамках подготовки студентов, аспирантов, молодых сотрудников к работе над анализом данных ATLAS, имитирующих процессы, сопровождающие прохождение заряженных частиц в детекторе ATLAS, и их визуализации, изучая технологии детектирования ионизирующего излучения ATLAS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН).

  • Проведены научные семинары с участием приглашенных ученых, а также сотрудников научных и образовательных организаций Томска.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Разработана концепция вычислительного кластера в конфигурации соответствующей требованиям количества данных, набираемых в эксперименте ATLAS на встречных столкновениях протонов, скорости их обработки, а также генерирования данных методом Монте-Карло. Согласно разработанной концепции вычислительного кластера, в 2018 году произведены инсталляция и ввод в эксплуатацию первой очереди вычислительного кластера в объеме 30% от расчетной мощности. В качестве системы кэширования данных сконфигурирован программный пакет Squid, реализующий функцию кэширующего прокси-сервера для протоколов HTTP, FTP, HTTPS. Данный пакет обеспечивает совместимость с большинством важнейших протоколов сети Интернет, а также с большинством существующих ныне и широко используемых операционных систем.

  • Томским государственным университетом предоставлен доступ к компьютерному кластеру SKIF-Cyberia ТГУ, связанному с Курчатовским институтом и Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН). Лаборатория имеет прямое подключение к ресурсам вычислительного центра ТГУ через университетскую локальную сеть с межсоединением 40 Гбит/с.

  • В ближайшие годы вычислительные возможности лаборатории вырастут, инженерная инфраструктура уже сейчас готова к размещению до 10 PB пространства для хранения и 100 терафлопс производительности.

Другие результаты:

Модернизированы алгоритмы исследования свойств бозона Хиггса. Предложенный новый подход с использованием технологии контейнеров Docker позволил гарантировать воспроизводимость результатов, получаемых на основе алгоритмов машинного обучения. По рекомендации координаторов форума машинного обучения ATLAS, разработанным материалам предоставлен официальный статус Tutorials, и в настоящее время они находятся в открытом доступе с целью привлечения физиков к использованию новейших инструментов анализа данных. Tutorials знакомят физиков ATLAS с имплементацией алгоритма TMVA на основе алгоритма AdaBoost из популярной библиотеки машинного обучения SCIKIT_LEARN, а также с применением более современного и производительного алгоритма XGBoost, Продемонстрирован потенциал новейших методов машинного обучения для повышения значимости открытий распадов Хиггса.

Сотрудничество:

  • Брукхейвенская национальная лаборатория (США): совместные исследования и научные публикации.

  • Организация по изучению высокоэнергетических ускорителей «KEK» (Япония): совместные исследования, научные мероприятия, научные публикации.

  • Объединенный институт ядерных исследований (Россия): совместные исследования, научные мероприятия, совместные программы обучения, академические обмены, научные публикации.
Скрыть Показать полностью
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Combination of the Searches for Pair-Produced Vectorlike Partners of the Third-Generation Quarks at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review Letters 121(21): 211801 (2018).
Khodinov A., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Search for Resonant and Nonresonant Higgs Boson Pair Production in the b b τ+τ- Decay Channel in pp Collisions at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review Letters 121(19): 191801 (2018).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Observation of Higgs Boson Production in Association with a Top Quark Pair at the LHC with the ATLAS Detector. Physics Letters B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics 784: 173–191 (2018).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Measurements of Gluon–Gluon Fusion and Vector-Boson Fusion Higgs Boson Production Cross-Sections in the H → WW⁎ → eνμν Decay Channel in pp Collisions at √s=13TeV with the ATLAS Detector. Physics Letters B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics 789: 508–529 (2019).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Combination of Searches for Heavy Resonances Decaying into Bosonic and Leptonic Final States Using 36 fb-1 of Proton-Proton Collision Data at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review D 98(5): 052008 (2018).
Фотоальбомы
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Функциональные квантовые материалы

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Физика

Москва

Клингелер Рюдигер

Германия

2021-2023

Лаборатория спиновой физики двумерных материалов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Физика

Москва

Яковлев Дмитрий Робертович

Россия

2021-2023

Лаборатория магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)

Физика

Санкт-Петербург

Костылев Михаил Павлович

Австралия, Россия

2021-2023